智能运输系统概论第4章.ppt

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1、智能运输系统概论智能运输系统概论（第三版）（第三版）普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材2121世纪交通版高等学校教材世纪交通版高等学校教材杨兆升杨兆升 于德新于德新 主编主编史其信史其信 高世廉高世廉 主审主审智能运输系统概论智能运输系统概论目目 录录n第第1 1章章 绪论绪论n第第2 2章章 智能运输系统的体系框架智能运输系统的体系框架n第第3 3章章 智能运输系统的理论基础智能运输系统的理论基础n第第4 4章章 交通信息采集与处理技术交通信息采集与处理技术n第第5 5章章 通信技术通信技术n第第6 6章章 车辆定位技术车辆定位技术n第第7 7章章 网络技术

2、网络技术n第第8 8章章 数据库技术数据库技术n第第9 9章章 新技术在智能运输系统中的应用新技术在智能运输系统中的应用n第第1010章章 交通信息服务系统交通信息服务系统智能运输系统概论智能运输系统概论第第4 4章章 交通信息采集与处理技术交通信息采集与处理技术 概述概述4.1交通信息采集技术交通信息采集技术4.2 交通信息处理技术交通信息处理技术4.3智能运输系统概论智能运输系统概论4.1 概述概述交交通通信信息息是是城城市市交交通通规规划划和和交交通通管管理理的的重重要要基基础础信信息息。通通过过全全面面、丰丰富富、实实时时的的交交通通信信息息不不仅仅可可以以把把握握城城市市道道路路交交

3、通通的的发发展展现现状状，还还可可以以对对未未来来发发展展进进行行预预测测，从从而而为为城城市交通规划和管理部门的正确决策提供科学依据。市交通规划和管理部门的正确决策提供科学依据。交交通通信信息息服服务务是是智智能能运运输输系系统统（ITSITS）功功能能的的一一个个重重要要方方面面，先先进进的的交交通通管管理理系系统统（ATMSATMS）和和先先进进的的交交通通信信息息系系统统（ATISATIS）等都离不开）等都离不开交通信息交通信息。动动态态交交通通流流诱诱导导功功能能作作为为智智能能运运输输系系统统的的核核心心之之一一，也是以也是以实时的交通信息实时的交通信息为基本前提的。为基本前提的。

4、交交通通信信息息采采集集与与处处理理技技术术对对城城市市的的交交通通规规划划、路路网网建建设设、交通管理交通管理、智能运输系统功能智能运输系统功能实现都是非常重要的。实现都是非常重要的。智能运输系统概论智能运输系统概论4.1 概述概述交通信息交通信息可以分为可以分为静态交通信息静态交通信息和和动态交通信息动态交通信息。静静态态交交通通信信息息：在在一一个个较较长长时时间间段段内内相相对对稳稳定定的的交交通通信信息息，包包括括：包包含含有有路路网网信信息息和和交交通通管管理理设设施施信信息息等等的的交交通通基基础础信信息息；道道路路交交通通量量和和车车辆辆保保有有量量等等统统计计信信息息；交交通

5、通参参与与者者出出行行规规律律信信息息等等。获获得得主主要要是是通通过过建建立立基基础础信息数据库信息数据库。动动态态交交通通信信息息：是是交交通通系系统统中中随随时时间间和和空空间间变变化化的的交交通通信信息息，主主要要包包括括：道道路路网网交交通通流流状状态态特特征征信信息息、交交通通事事件件信信息息、车车辆辆及及驾驾驶驶员员的的状状态态信信息息、道道路路环环境境信信息息以以及交通动态管理控制信息及交通动态管理控制信息等。（本书研究）等。（本书研究）智能运输系统概论智能运输系统概论第第4 4章章 交通信息采集与处理技术交通信息采集与处理技术 概述概述4.1 交通信息处理技术交通信息处理技术

6、4.3交通信息采集技术交通信息采集技术4.2智能运输系统概论智能运输系统概论4.2.1 交通信息非自动采集技术交通信息非自动采集技术交交通通信信息息采采集集方方法法有有人人工工记记数数法法、试试验验车车移移动动调调查查法法、摄摄影影法法、车车辆辆检检测测器器测测定定法法、GPSGPS浮浮动动车车法法、手手机机定定位位法法、遥感图像处理遥感图像处理等。等。非自动采集非自动采集技术技术自动采集自动采集技术技术非非自自动动采采集集技技术术不不具具备备自自动动采采集集的的功功能能，采采集集过过程程依依赖赖人人工工操操作作，一一般般适适用用于于做做短短期期交交通通调调查查，不不适适用用于于实实时时交通信

7、息采集。交通信息采集。交交通通流流量量的的非非自自动动采采集集方方法法包包括括人人工工记记数数法法、试试验验车车移动调查法移动调查法和和摄影法摄影法。智能运输系统概论智能运输系统概论速速度度的的非非自自动动采采集集方方法法包包括括了了划划线线量量测测法法、雷雷达达测测速速法法、光光电电管管法法、摄摄影影法法、车车辆辆牌牌照照识识别别法法、浮浮动动车车法法、跟跟车车法法等等。划划线线量量测测法法、雷雷达达测测速速法法、光光电电管管法法、摄摄影影法法适适用用于于地地点点车车速速的的测测量量；车车辆辆牌牌照照识识别别法法、浮浮动动车车法法、跟车法跟车法等适用于等适用于行程车速行程车速、区间平均车速区

8、间平均车速的调查。的调查。交交通通流流密密度度的的非非自自动动采采集集方方法法主主要要有有出出入入量量法法和和摄摄影影法法。出出入入量量法法，是是一一种种测测定定道道路路上上两两断断面面间间无无出出入入交交通通的的路路段段内内现现有有的的车车辆辆数数，计计算算该该路路段段交交通通密密度度的的方方法法。摄影法摄影法又可分又可分地面地面和和航空航空摄影观测法。摄影观测法。4.2.1 交通信息非自动采集技术交通信息非自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术交通信息自动采集交通信息自动采集技术：技术：路基型路基型交通信息采集技术交通信息采集技术车

9、基型车基型交通信息采集技术交通信息采集技术空基型空基型交通信息采集技术交通信息采集技术 路基型交通信息采集技术路基型交通信息采集技术 目前实用的目前实用的路基型路基型交通信息采集技术：交通信息采集技术：感感应应线线圈圈检检测测器器、超超声声波波检检测测器器、磁磁力力检检测测器器、红红外外线线检检测测器器、微微波波雷雷达达检检测测器器、视视频频检检测测器器、道道路路管管检检测测器器、声声学学检检测测器器等等检检测测器器法法以以及及车车辆辆牌牌照照自自动动匹匹配配法法、车辆自动识别法车辆自动识别法等。等。智能运输系统概论智能运输系统概论感应线圈检测器感应线圈检测器目目前前使使用用最最为为广广泛泛的

10、的交交通通流流量量检检测测装装置置，安安装装为为地地埋埋型型。利利用用埋埋设设在在车车道道下下的的环环形形线线圈圈对对通通过过线线圈圈或或存存在在于于线线圈圈上上的车辆引起的车辆引起电磁感应电磁感应的变化进行处理而达到检测目的。的变化进行处理而达到检测目的。超声波检测器超声波检测器通通过过接接收收由由超超声声波波发发生生器器发发射射的的超超声声波波束束和和车车辆辆反反射射的的超超声声回回波波来来检检测测车车辆辆。由由车车道道上上方方的的超超声声波波探探头头向向下下发发射射一一束束超超声声波波，车车辆辆通通过过这这些些波波束束时时，引引起起波波束束反反射射回回发发送送部部件件，通通过过判判断断信

11、信号号与与原原反反射射回回波波信信号号在在时时间间上上的的差差异异来来检测检测车辆数车辆数和车辆和车辆类型类型。路基型交通信息采集技术路基型交通信息采集技术4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论磁力检测器磁力检测器通通过过检检测测磁磁场场强强度度的的异异常常来来确确定定车车辆辆出出现现，属属于于被被动动接接收收设设备备，采采用用地地埋埋型型安安装装。对对流流量量的的检检测测精精度度较较高高。优优点点是是价格便宜价格便宜，安装容易安装容易，特别是地磁检测器。，特别是地磁检测器。红外线检测器红外线检测器包包括括主主动动式式红红外外线线检检测测器器和和被

12、被动动式式红红外外线线检检测测器器，采采用用非非地地埋埋式式安安装装。主主动动式式红红外外线线检检测测器器中中，用用于于测测量量车车辆辆出出现现等等交交通通参参数数。被被动动式式红红外外线线检检测测器器检检测测器器检检测测范范围围内内的的车车辆辆、路路面面及及其其它它物物体体自自身身散散发发的的红红外外线线和和它它们们反反射射的的来来自太阳的红外线。自太阳的红外线。路基型交通信息采集技术路基型交通信息采集技术4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论微波雷达检测器微波雷达检测器连连续续波波多多普普勒勒雷雷达达和和调调频频连连续续波波雷雷达达。微微波波雷

13、雷达达检检测测器器可可通通过过发发射射不不同同的的雷雷达达波波的的波波形形获获取取交交通通参参数数，为为非非地地埋埋式式安安装装，可可安安装装在在单单车车道道中中央央的的上上方方以以检检测测该该车车道道的的交交通通参参数数，还还可可在在多多车车道道道道路路的的路路边边安安装装以以测测量量多多条条车车道道上上车车辆的交通参数。辆的交通参数。路基型交通信息采集技术路基型交通信息采集技术微波雷达的工作原理微波雷达的工作原理4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论视频检测器视频检测器视视频频图图像像处处理理技技术术是是将将一一段段道道路路的的交交通通状状况况

14、摄摄成成图图像像，并并将将原原有有的的道道路路和和路路旁旁景景物物图图像像迭迭加加在在图图像像上上而而检检测测出出交交通流量通流量和和速度速度的新兴技术，能提供道路上的的新兴技术，能提供道路上的交通状况数据交通状况数据。道路管检测器道路管检测器适适用用于于交交通通量量不不大大情情况况下下的的短短期期交交通通数数据据的的采采集集。道道路路管检测器埋设在管检测器埋设在车道下方车道下方，沿道路，沿道路横向布置横向布置。声学检测器声学检测器检检测测来来自自车车辆辆内内部部和和车车辆辆轮轮胎胎与与地地面面接接触触等等多多个个来来源源的的声音信号，可检测声音信号，可检测车辆通过车辆通过、车辆出现车辆出现及

15、及车速车速等交通参数。等交通参数。路基型交通信息采集技术路基型交通信息采集技术4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论 车基型交通信息采集技术车基型交通信息采集技术包包括括基基于于GPSGPS浮浮动动车车的的交交通通信信息息采采集集技技术术和和基基于于手手机机定位定位的交通信息采集技术。的交通信息采集技术。基于基于GPSGPS浮动车的交通信息采集技术浮动车的交通信息采集技术在在车车辆辆上上装装备备GPSGPS接接收收装装置置，以以一一定定的的采采样样时时间间间间隔隔记记录录车车辆辆的的三三维维位位置置坐坐标标和和时时间间数数据据，这这些些数数据据传传

16、入入计计算算机机后后与与地地理理信信息息系系统统的的电电子子地地图图结结合合，经经过过重重叠叠分分析析计计算算出出车车辆辆的的瞬瞬时时速速度度及及通通过过特特定定路路段段的的行行程程时时间间和和行行程速度程速度指标。指标。车基型交通信息采集技术车基型交通信息采集技术4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论基于手机无线定位的交通信息采集技术基于手机无线定位的交通信息采集技术通通过过车车辆辆内内部部的的手手机机，利利用用无无线线定定位位技技术术探探测测车车辆辆的的位位置置，从从而而获获得得交交通通信信息息。除除了了可可以以采采集集行行程程时时间间和和车车

17、速速等交通信息，还可以进行等交通信息，还可以进行出行出行ODOD数据数据的采集。的采集。利利用用车车辆辆上上手手机机沿沿路路基基站站发发生生切切换换（HandoverHandover）的的信信息息，可可估估算算出出路路段段的的行行程程车车速速。切切换换是是指指在在通通话话过过程程中中，为为了了保保持持通通话话的的连连续续性性，当当手手机机的的当当前前服服务务基基站站信信号号强强度度衰衰减减到到一一定定程程度度时时，手手机机选选择择新新的的基基站站作作为为当当前前服服务务基站基站的过程。的过程。车基型交通信息采集技术车基型交通信息采集技术手机无线定位方法系统框架手机无线定位方法系统框架4.2.2

18、 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论 空基型交通信息采集技术空基型交通信息采集技术研研究究主主要要集集中中于于遥遥感感技技术术，通通过过高高空空摄摄影影技技术术，捕捕捉捉地地面面发发来来的的各各种种波波段段的的光光子子形形成成不不同同种种类类的的图图像像。遥遥感感数据可分为数据可分为遥感卫星遥感卫星数据、数据、临近空间临近空间数据和航空数据。数据和航空数据。从遥感图像中从遥感图像中获取交通数据获取交通数据可以分为两种：可以分为两种：一一种种是是从从遥遥感感图图像像中中自自动动或或半半自自动动提提取取道道路路信信息息，建建立较大区域内的立较大区域内的道路网道

19、路网；另另一一种种应应用用是是从从遥遥感感图图像像中中获获取取交交叉叉口口排排队队长长度度、路路段车流密度段车流密度等具体数据。等具体数据。下下面面分分别别对对基基于于遥遥感感技技术术的的道道路路图图像像提提取取技技术术和和路路段段交通密度交通密度进行介绍。进行介绍。4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论基于遥感技术的道路图像提取技术基于遥感技术的道路图像提取技术数数字字图图像像灰灰度度是是计计算算机机进进行行图图像像处处理理的的基基础础，计计算算机机对图像进行处理实际上就是对图像的对图像进行处理实际上就是对图像的灰度数据灰度数据进行处理。进行处理

20、。图图像像增增强强处处理理是是数数字字图图像像处处理理的的基基本本方方法法之之一一，目目的的是是突突出出需需要要的的信信息息，弱弱化化或或消消除除不不需需要要的的信信息息，即即干干扰扰信息信息。道道路路上上的的车车辆辆信信息息使使得得道道路路的的颜颜色色特特征征不不是是很很均均匀匀，所所以以需需要要对对图图像像进进行行去去噪噪处处理理。去去噪噪算算法法多多种种多多样样，如如中值滤波中值滤波、均值滤波均值滤波、小波变换去噪小波变换去噪等等。等等。空基型交通信息采集技术空基型交通信息采集技术4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术智能运输系统概论智能运输系统概论基于遥感技术的道路图像提

21、取技术基于遥感技术的道路图像提取技术城城市市遥遥感感图图像像中中，异异物物同同谱谱的的现现象象很很普普遍遍，因因此此可可以以应应用用数数学学形形态态学学，根根据据这这些些干干扰扰信信息息的的形形态态特特征征选选取取合合适适的的结结构构元元素素，对对图图像像进进行行适适当当的的形形态态学学运运算算处处理理，识识别出别出干扰信息干扰信息，进而，进而去除去除它们。它们。最最后后，需需要要对对过过滤滤出出道道路路的的遥遥感感图图像像进进行行二二值值化化分分割割，即把即把灰度图像灰度图像转化为转化为二值图像二值图像。遥遥感感图图像像中中地地物物信信息息识识别别结结束束以以后后，往往往往要要建建立立相相应

22、应的的地理信息数据库地理信息数据库，需要对图像进行，需要对图像进行细化操作细化操作。空基型交通信息采集技术空基型交通信息采集技术4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术基基于于遥遥感感技技术术的的道道路路图图像像提提取取技技术术的的提提取取流流程程智能运输系统概论智能运输系统概论基于遥感技术的路段交通密度的提取技术基于遥感技术的路段交通密度的提取技术空基型交通信息采集技术空基型交通信息采集技术4.2.2 交通信息自动采集技术交通信息自动采集技术基于基于遥感遥感技术技术的路的路段交段交通密通密度提度提取技取技术流术流程图程图智能运输系统概论智能运输系统概论第第4 4章章 交通信息采集

23、与处理技术交通信息采集与处理技术 概述概述4.1 交通信息处理技术交通信息处理技术4.3交通信息采集技术交通信息采集技术4.2智能运输系统概论智能运输系统概论4.3.1 交通信息预处理技术交通信息预处理技术 技术体系结构技术体系结构交交通通信信息息的的种种类类和和采采集集形形式式各各不不相相同同，由由于于种种种种误误差差的的存存在在，在在进进一一步步处处理理和和使使用用这这些些数数据据之之前前，首首先先必必须须对对其其进进行行检检索索，排排除除错错误误数数据据。此此外外在在实实际际的的数数据据采采集集中中，由由于于检检测测器器故故障障、天天气气状状况况或或通通信信系系统统故故障障等等原原因因所

24、所造造成成的的数数据据缺缺失失，也也应应采采用用一一定定的的技技术术方方法法对对其其进进行行修修复复或或提提供供代替数据代替数据。以上过程称之为。以上过程称之为交通信息预处理交通信息预处理。预预处处理理是是交交通通信信息息处处理理必必不不可可少少的的前前置置工工作作，主主要要包包括括异常交通数据异常交通数据处理和处理和缺失数据缺失数据处理。处理。异常交通数据处理异常交通数据处理主要指主要指平滑平滑异常数据；异常数据；缺失数据处理缺失数据处理主要指主要指修复修复残缺数据。残缺数据。智能运输系统概论智能运输系统概论方方法法主主要要有有阈阈值值法法、交交通通流流机机理理法法、置置信信距距离离检检测测

25、法法、格拉布斯统计法格拉布斯统计法、有序样本聚类算法有序样本聚类算法等。等。采采用用阈阈值值法法和和交交通通流流机机理理法法结结合合的的方方法法处处理理后后的的数数据据足足以以满满足足下下一一步步处处理理（如如数数据据融融合合）所所需需的的数数据据精精度度，该该方方法法能能够够根根据据交交通通流流的的实实际际情情况况判判断断采采集集来来的的数数据据是是否否合合理，是理，是简单常用简单常用的方法。的方法。置置信信距距离离检检验验法法用用来来判判断断来来自自于于同同一一断断面面的的多多传传感感器器信信息息是是否否可可用用于于融融合合，排排除除大大误误差差值值，以以极极大大限限度度地地提提高高融合后

26、数据的融合后数据的精度精度。异常交通数据处理异常交通数据处理4.3.1 交通信息预处理技术交通信息预处理技术智能运输系统概论智能运输系统概论格格拉拉布布斯斯准准则则是是建建立立在在统统计计理理论论基基础础上上的的较较为为合合理理的的判判断断方方法法。但但在在做做统统计计学学处处理理时时，值值的的选选取取带带有有一一定定的的主主观因素观因素，容易导致，容易导致误判误判，所以该方法，所以该方法不是最佳不是最佳的。的。采采用用有有序序样样本本聚聚类类算算法法时时可可以以把把一一天天的的流流量量曲曲线线、占占有有率率曲曲线线和和速速度度曲曲线线分分成成许许多多小小的的具具有有相相同同交交通通特特性性的

27、的时时间间段段，然然后后在在这这些些小小的的时时间间段段中中根根据据其其交交通通特特点点来来定定位位隐隐含含的的错错误误或或异异常常数数据据，该该方方法法在在实实际际计计算算中中所所需需循循环环次次数数随随着着数数据据总总数数和和分分割割种种数数成成阶阶乘乘地地增增长长，所所以以给给计计算算机机的的实现造成很大难度。实现造成很大难度。异常交通数据处理异常交通数据处理4.3.1 交通信息预处理技术交通信息预处理技术智能运输系统概论智能运输系统概论方方法法主主要要有有历历史史均均值值法法、车车道道比比值值法法、时时间间序序列列法法、自相关分析方法自相关分析方法、遗传算法遗传算法等。等。历历史史均均

28、值值法法直直接接采采用用或或者者按按照照比比例例采采用用历历史史上上相相应应时时刻刻的的值值代代替替缺缺失失数数据据，但但是是如如果果交交通通状状况况发发生生了了变变化化，将将大大降低其大大降低其估计精度估计精度。车车道道比比值值法法是是根根据据历历史史统统计计的的车车道道之之间间的的流流量量比比值值，对对缺缺失失的的数数据据进进行行估估计计，结结合合历历史史统统计计规规律律和和当当前前流流量量数数据，据，精度精度比较高。比较高。时时间间数数列列法法是是把把当当前前采采集集的的交交通通变变量量看看作作时时间间序序列列，并结合并结合历史数据历史数据对缺失的数据进行对缺失的数据进行预测估计预测估计

29、。缺失数据处理缺失数据处理4.3.1 交通信息预处理技术交通信息预处理技术智能运输系统概论智能运输系统概论自自相相关关分分析析是是以以自自相相关关系系数数测测量量时时间间序序列列中中各各元元素素之之间间相关关系相关关系的方法，再根据此相关关系的方法，再根据此相关关系填补填补缺失数据。缺失数据。基基于于遗遗传传算算法法的的组组合合模模型型综综合合利利用用各各种种单单一一算算法法的的估估计计结结果果，然然后后加加权权平平均均，其其中中最最优优权权的的确确定定利利用用遗遗传传算算法法，组合方法在大多数情况下比使用单一算法要组合方法在大多数情况下比使用单一算法要更精确更精确。但但因因其其需需要要利利用

30、用各各种种单单一一算算法法的的估估计计结结果果，计计算算复复杂杂且且麻麻烦烦，所所以以在在精精度度要要求求不不是是很很高高的的情情况况下下一一般般不不采采用用该该方法。方法。缺失数据处理缺失数据处理4.3.1 交通信息预处理技术交通信息预处理技术智能运输系统概论智能运输系统概论4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术交交通通信信息息融融合合，又又称称交交通通数数据据融融合合，是是指指多多传传感感器器的的数数据据在在一一定定准准则则下下加加以以自自动动分分析析、综综合合以以完完成成所所需需的的决决策策和和评估评估而进行的而进行的信息处理信息处理过程。过程。信信

31、息息融融合合技技术术的的最最大大优优势势在在于于它它能能合合理理协协调调多多源源数数据据，并并充充分分综综合合有有用用信信息息，从从而而提提高高在在多多变变环环境境中中正正确确决决策策的的能力。能力。基基于于该该信信息息处处理理技技术术的的特特点点和和智智能能运运输输系系统统的的信信息息需需求求，信信息息融融合合技技术术已已经经在在ITSITS的的信信息息处处理理过过程程中中扮扮演演越越来来越越重重要要的的角角色色，它它为为交交通通信信息息加加工工和和处处理理提提供供了了一一种种很很好好的方法。的方法。智能运输系统概论智能运输系统概论根根据据数数据据抽抽象象的的三三个个层层次次，信信息息融融合

32、合技技术术在在ITSITS中中的的应应用用可可分分为为三三级级：检检测测级级交交通通信信息息的的融融合合、特特征征级级交交通通信信息息的融合和的融合和决策级交通信息决策级交通信息的融合。的融合。第一级第一级又又称称检检测测级级、像像素素级级，是是指指直直接接在在采采集集到到的的原原始始数数据据层层上上进进行行融融合合，在在各各种种传传感感器器的的原原始始测测报报未未经经处处理理之之前前就就进进行数据的行数据的综合综合和和分析分析，保证，保证基础交通基础交通参数的准确与可靠性。参数的准确与可靠性。同同一一地地点点、同同一一时时刻刻多多传传感感器器交交通通参参数数融融合合问问题题：人人工工神经网络

33、方法、统计分析方法神经网络方法、统计分析方法交通信息融合技术的应用交通信息融合技术的应用4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术智能运输系统概论智能运输系统概论第一级第一级不不同同地地点点、同同一一时时刻刻多多传传感感器器交交通通参参数数融融合合问问题题：统统计计分析方法分析方法交通参数间交通参数间的融合问题：的融合问题：数理统计算法数理统计算法第二级第二级又又称称特特征征级级，是是指指先先对对来来自自传传感感器器的的原原始始信信息息进进行行特特征征提提取取，然然后后对对特特征征信信息息进进行行综综合合分分析析和和处处理理。利利用用上上一一层层次次融融合合之

34、之后后的的准准确确、可可靠靠的的基基础础交交通通参参数数，融融合合出出交交通通状状态态信信息息，为为交交通通管管理理者者和和交交通通参参与与者者提提供供更更有有决决策策价价值值的的交通信息。交通信息。交通信息融合技术的应用交通信息融合技术的应用4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术智能运输系统概论智能运输系统概论第二级第二级需需要要注注意意的的是是，道道路路交交通通状状态态是是一一个个模模糊糊的的概概念念，有有必必要要对对它它进进行行量量化化处处理理，例例如如模模糊糊逻逻辑辑允允许许交交通通状状况况被被定定义义成成“不不拥拥挤挤”、“拥拥挤挤”、“小小事事

35、故故”、“大大事事故故”，对对应于应于4 4个个数值区间数值区间。第三级第三级又称又称决策级决策级，是直接针对具体，是直接针对具体决策目标决策目标的的最终结果最终结果。交通信息融合技术的应用交通信息融合技术的应用4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术信信息息融融合合技技术术的的三三个个层层次次均均有有自自己己不不同同的的应应用用。而而信信息息融融合合本本身身作作为为一一种种数数据据处处理理技技术术，涉涉及及到到许许多多学学科科和和技技术术的应用。下面简要介绍几种的应用。下面简要介绍几种信息融合信息融合的方法。的方法。智能运输系统概论智能运输系统概论交交通通

36、信信息息融融合合方方法法大大致致分分为为两两大大类类：概概率率统统计计方方法法和和人人工智能方法工智能方法。人人工工智智能能方方法法又又分分为为两两种种：逻逻辑辑推推理理方方法法和和学学习习方方法法。与与概概率率统统计计有有关关的的方方法法包包括括：估估计计理理论论、卡卡尔尔曼曼滤滤波波、假假设设检检验验、贝贝叶叶斯斯方方法法、统统计计决决策策理理论论以以及及其其他他变变形形的的方方法法。概概率率统统计计方方法法可可以以在在融融合合的的各各个个层层次次上上使使用用。常常用用的的逻逻辑辑推推理理方方法法包包括括概概率率推推理理、证证据据推推理理、模模糊糊推推理理和和产产生生式式规规则则等等。常常

37、用用的的学学习习方方法法包包括括神神经经网网络络、映映射射学学习习方方法法、数数据挖掘据挖掘等。等。交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术智能运输系统概论智能运输系统概论贝叶斯估计贝叶斯估计是是统统计计学学方方法法的的一一种种。经经典典统统计计学学基基于于总总体体信信息息和和样样本本信信息息进进行行统统计计推推断断。贝贝叶叶斯斯估估计计基基于于总总体体信信息息、样样本本信信息息和和先先验验信信息息进进行行统统计计和和推推理理。重重视视总总体体信信息息和和样样本本信信息息的的同同时时，还还注注意意先先验验信信息息的

38、的收收集集、挖挖掘掘和和加加工工，使使其其数数量量化化，形成形成先验分布先验分布参加到参加到统计推断统计推断中来，提高统计推断的中来，提高统计推断的质量质量。证据推理证据推理Dempster-ShaferDempster-Shafer证证据据推推理理是是贝贝叶叶斯斯方方法法的的扩扩展展。在在贝贝叶叶斯斯方方法法中中，所所有有缺缺乏乏信信息息的的前前提提环环境境中中的的特特征征指指定定为为一一个等价的个等价的先验概率先验概率。证据推理证据推理可避免这一缺点。可避免这一缺点。4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法智能

39、运输系统概论智能运输系统概论神经网络神经网络具具有有分分布布并并行行处处理理、非非线线性性映映射射、自自适适应应学学习习、较较强强的的鲁棒性和容错性鲁棒性和容错性等特性，在很多方面都有广泛的应用。等特性，在很多方面都有广泛的应用。基基于于神神经经网网络络的的多多源源信信息息集集成成与与融融合合有有如如下下特特点点：具具有有统统一一的的内内部部知知识识表表示示形形式式；可可将将知知识识规规则则转转换换成成数数字字形形式式，便便于于建建立立知知识识库库；利利用用外外部部环环境境的的信信息息，便便于于实实现现知知识识的的自自动动获获取取及及进进行行联联想想推推理理；能能够够将将不不确确定定环环境境的

40、的复复杂杂关关系系，经经过过学学习习推推理理，融融合合为为系系统统能能理理解解的的准准确确信信号号。由由于于神神经经网网络络具具有有大大规规模模并并行行处处理理信信息息的的能能力力，使使得得系系统统信信息息处处理理速度速度很快。很快。4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法智能运输系统概论智能运输系统概论模糊逻辑模糊逻辑基基本本思思想想是是把把普普通通集集合合中中的的绝绝对对隶隶属属关关系系灵灵活活化化，使使元元素素对对集集合合的的隶隶属属度度从从原原来来只只能能取取00，11中中的的值值扩扩充充到到可可以以取取0

41、0，11区区间间中中的的任任一一数数值值，很很适适合合于于用用来来对对传传感感器器信信息息的的不确定性不确定性进行描述和处理。进行描述和处理。基基于于模模糊糊逻逻辑辑理理论论的的信信息息融融合合方方法法可可以以将将通通常常以以概概率率密密度度函函数数或或模模糊糊关关系系函函数数形形式式给给出出的的不不同同检检测测器器的的评评价价指指标标变变换换为为单单值值评评价价指指标标，该该指指标标不不仅仅能能反反映映每每一一种种检检测测器器所所提供的信息，而且能反映从单个传感器提供的信息，而且能反映从单个传感器无法得到无法得到的知识。的知识。4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通

42、信息融合技术交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法智能运输系统概论智能运输系统概论粗糙集理论粗糙集理论是是继继概概率率论论、模模糊糊集集、证证据据理理论论之之后后的的又又一一个个处处理理不不确确定性定性的数学工具。的数学工具。粗粗糙糙集集理理论论在在多多源源数数据据分分析析中中解解决决的的基基本本问问题题包包括括发发现现属属性性间间的的依依赖赖关关系系、约约简简冗冗余余属属性性与与对对象象、寻寻求求最最小小属属性性子子集集以以及及生生成成决决策策规规则则等等等等。粗粗糙糙集集与与其其他他不不确确定定性性问问题题理理论论的的最最显显著著区区别别是是无无需需提提供供任任何何先先验验知知识识，

43、而而是是从从给给定定问问题题的的描描述述集集合合直直接接出出发发，找找出出问问题题的的内内在在规规律律。常常用用来来对目标进行对目标进行定性分析定性分析。4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法智能运输系统概论智能运输系统概论卡尔曼滤波卡尔曼滤波采采用用由由状状态态方方程程和和观观测测方方程程组组成成的的线线性性随随机机系系统统的的状状态态空空间间模模型型来来描描述述滤滤波波器器，并并利利用用状状态态方方程程的的递递推推性性，按按线线性性无无偏偏最最小小均均方方误误差差估估计计准准则则，采采用用一一套套递递推推算算法法对对该该滤滤波波器器的的状状态态变变量量作作最最佳佳估估计计，从从而而求求得得滤滤掉掉噪噪声声后后有有用用信信号的最佳估计。号的最佳估计。卡卡尔尔曼曼滤滤波波用用于于实实时时融融合合动动态态的的低低层层次次冗冗余余多多源源数数据据，用用测测量量模模型型的的统统计计特特性性递递推推决决定定统统计计意意义义下下的的最最优优融融合合数数据据估估计计。卡卡尔尔曼曼滤滤波波的的递递推推特特性性使使得得系系统统数数据据处处理理不不需需要要大量的大量的数据存贮数据存贮和和计算计算。4.3.2 多源多维实时动态交通信息融合技术多源多维实时动态交通信息融合技术交通信息融合的主要方法交通信息融合的主要方法